Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Содержание сахара в мелассе. Оптимизация режима кристаллизации сахарозы на последнем продукте
.pdf
полученной при факторе разделения центрифуг 1500. Фактор разделения характеризует ускорение центрифугирования. Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз действие центробежной силы ускоряет отделение межкристального раствора
от кристаллов сахара по сравнению с действием силы тяжести.
Таблица 3.
Несахар
КОH 5,51
NaOH 4,44
K
2CO3
Na
2CO3
COONa 2,4
CH
3
NaCl 2,3
K
2SO3
COOK 2,2
CH
3
Na
3PO4
Na
2SO3
KCl 1,7
Бетаин 1
Глутаминовокислый
калий
натрий
кальций
Молочнокислый
калий
натрий
кальций
CaCl
2
COO)
Ca(CH
3
2
Продукты разложения редуцирующих сахаров:
калиевые соли
кальциевые соли
MgCl
2
KNO
3
NaNO
3
Инвертный сахар – 0,04
Ca(NO
3)2
Mg(NO
3)2
Мелассообразующий
коэффициент
3,54
3,44
2,2
1,94
1,91
1
1
0,7
0,9
0,9
0,1
0,8
0,8
0,59
0,2
0,5
0,4
0,4
– 0,6
– 1,1
21
Фактор разделения равен:
1800
2
nD
Ф =
, (5)
-1
где n – частота вращения ротора центрифуги, мин
; D – диа-
метр ситчатого ротора центрифуги, м.
Из табл. 3 видно, что сильными мелассообразователями являются гидроксиды, карбонаты, хлориды и ацетаты калия и натрия. Инвертный сахар, нитрат магния и некоторые другие
несахара способствуют выкристаллизовыванию сахарозы из сахарных растворов, так как они обладают отрицательными коэффициентами мелассообразования.
Состав несахаров меласс, полученных при переработке свеклы разных зон свеклосеяния при различных длительности производства и качестве сырья, колеблется в широких пределах.
Меласса высокой чистоты характеризуется большим содержанием азота, оксидов калия и натрия и малым содержанием солей
кальция, вязкость которых составляет 1,0–5,0 Па·с. Меласса пониженной чистоты характеризуется большим содержанием
кальциевых солей и меньшим содержанием азота и оксидов щелочных металлов. Такая меласса получается при переработке
свеклы низкого качества, ее вязкость в 2–3 раза превышает нормальную. Особенно сильно на вязкость меласы влияют кальциевые соли.
Одним из косвенных мелассообразователей является вода.
Ее мелассообразовательный коэффициент при 40 °С равен 2,334.
Наличие в мелассе несахаров, влияющих на растворимость
сахарозы, требует присутствия в ней определенного количества
воды. Меласса, насыщенная сахарозой при 40 °С, должна иметь
нормальную вязкость для эксплуатируемых на заводе центрифуг. При большем содержании воды в мелассе центрифугирование проходит легче, но много теряется сахарозы. При малом содержании воды отделение мелассы затрудняется из-за повышен-
22
ной вязкости, а на поверхности кристаллов сахарозы остается
м
м
Ч
.
100 Ч-
более толстый слой межкристального раствора, качество желтого сахара ухудшается.
Меласса, полученная на заводе, не должна содержать воды
больше, чем это нужно для получения «нормальной» мелассы.
Низкое содержание сухих веществ в мелассе свидетельству-
ет о чрезмерном раскачивании утфелей. Это, в свою очередь,
вызывает повышение чистоты мелассы.
Н. П. Силина указывает, что одной из причин увеличения
содержания сахарозы в мелассе является снижение содержания
сухих веществ в межкристальном растворе перед центрифугированием утфеля.
Общее количество сахарозы, содержащейся в мелассе, рас-
пределяется так: 80–90 % сахарозы обусловлено присутствием
в ней воды и 10–20 % – присутствием несахаров.
В «нормальной» мелассе сумма мелассообразовательных ко-
эффициентов всех ее несахаров выражается общим мелассообразовательным коэффициентом (m), определяемым по чистоте
мелассы (Ч
):
м
m
6)
При одинаковом коэффициенте перенасыщения сахарозы со-
держание сухих веществ в мелассе всегда будет больше, чем
в чистом сахарном растворе, так как растворимость сахарозы
в присутствии несахаров выше. Следовательно, вязкость нечистого сахарного раствора также будет значительно выше, чем
чистого раствора.
Таким образом, основными причинами мелассообразования
являются:
наличие воды в мелассе;
повышенная растворимость сахарозы в присутствии неса-
харов;
23
вязкость, затрудняющая центрифугирование утфеля последней кристаллизации и вынуждающая прекратить процесс кристаллизации в нем сахарозы при определенных параметрах.
По мере накопления солей кальция вязкость мелассы возрастает. С увеличением количества калийно-натриевой золы вязкость меласс уменьшается.
Максимальную вязкость имеют мелассы, полученные при
переработке сахарной свеклы низкого качества и сильно пораженной слизистым бактериозом.
Вязкость мелассы является одной из причин практической
недостижимости теоретически возможной степени обессахаривания мелассы. Она является важным технологическим параметром, определяющим технологический режим кристаллизации, уваривания и центрифугирования утфеля, от которого
зависит содержание сахарозы в мелассе и, соответственно, ее
количество.
Глава 3
--
Предел обессахаривания мелассы обусловливается, с одной
стороны, замедлением скорости кристаллизации сахарозы, а с другой – возможностью центрифугирования, при котором вязкость
межкристального раствора еще позволяет отделить кристаллический сахар на центрифугах.
По П. М. Силину, содержание сахара в мелассе (Схм в % к мас-
се свеклы), рассчитывается по уравнению:
Сх
где n
– количество несахаров, поступивших с сиропом в кри-
= nm, (7)
м
сталлизационное отделение; m – мелассообразовательный коэффициент несахаров сиропа.
Мелассообразовательным коэффициентом называют отноше-
ние содержания сахарозы к содержанию несахара в мелассе, показывающее сколько сахарозы увлекается одной единицей несахара.
Мелассообразовательный коэффициент колеблется от 0,9 до 1,7
и зависит от химического состава свеклы и условий очистки сока.
При определении мелассообразовательного коэффициента рекомендуется пользоваться средним анализом мелассы за пятидневку.
Величина содержания сахара в мелассе может быть рассчи-
тана по результатам лабораторных анализов по формуле 8:
(СХ П )(100 Ч )Ч
Сх
где СХ
– сахаристость сахарной свеклы, % к массе свеклы;
св
=
м
св пр с м
Ч (100 Ч )
-
см
,
(8)
Ппр – потери сахара в производстве, % к массе свеклы; Чс – чистота сиропа, %; Чм – чистота мелассы, %.
25
Повышению содержания сахарозы в мелассе способствует:
использование низкокачественных промышленных вод;
неудовлетворительное отделение пульпы свекловичной стружки от диффузионного сока;
недостаточная сульфитация сока и сиропа;
спуск не уваренных до оптимального содержания сухих веществ утфелей;
увеличение расхода воды на пробеливание сахара;
усиленная раскачка утфеля последней кристаллизации в кристаллизационной установке;
недостаточное обессахаривание межкристального раствора
перед центрифугированием;
недостаточная мощность основного оборудования варочнокристаллизационного отделения, в особенности при переработке свеклы высокой сахаристости и др.
Следует отметить, что содержание сахарозы в мелассе уменьшается при переработке свеклы высокого качества из-за снижения количества несахаров в очищенном соке.
Данные о теоретически возможных минимальных потерях
сахара в мелассе в зависимости от чистоты диффузионного сока
(84–91 %) при откачке 115 % приведены в табл. 4. Эти данные
определены на основании количества несахара, перешедшего
в мелассу и величины ее мелассообразовательного коэффициента.
Количество несахара, переходящего в мелассу, определялось
как разница между количеством несахара диффузионного сока
и его количеством, удаленным в процессе известково-углекислотной очистки.
Количество несахара, удаленного в процессе известковоуглекислотной очистки, определялось на основании величины
эффекта очистки, которая находилась из уравнения:
Е = 0,01 (Ч
где Ч
– чистота диффузионного сока, %.
диф. с.
)2 – 44, (9)
диф. с.
Чистота очищенного сока (сиропа) определена на основании
величины эффекта очистки.
26
Чистота, %
% к м. м.
Содержание
сахара в мелас се,
вательный
коэффициент
Мелассообразо-
сиропа мелассы
несахара
Количе ство
в мелассе, %
к массе свекл ы
сока, %
диффузионного
Эффект очист ки
свеклы
несахара
Количе ство
соке, % к массе
в диффузионном
Таблица 4.
91 1,44 38,8 0,88 94,3 61,8 1,62 1,43
85 2,40 28,3 1,72 88,8 56,3 1,29 2,22
86 2,24 30,0 1,59 89,7 57, 2 1,34 2,12
84 2,56 26,6 1,88 87, 8 55,3 1,24 2 ,33
сока, %
Чистота
диффузионного
89 1,76 35, 2 1,14 92,6 60,1 1,51 1,72
87 2,08 31,7 1,42 90,3 57,8 1,40 1,99
88 2,00 33,4 1,32 91, 3 58,8 1,43 1,88
90 1,60 37, 0 1,01 93,5 61,0 1,56 1,58
27
Чистота нормативной мелассы, которая может быть получена при переработке свеклы данного качества, находилась как
разница между чистотой сиропа и величиной эффекта кристаллизации в кристаллизационном отделении (32,5 %).
Показателем качества свеклы в данном случае являлась чистота диффузионного сока. На основании величины мелассообразовательного коэффициента, определенной исходя из чистоты мелассы (уравнение 6), и количества несахара, перешедшего в мелассу, находилось количество сахара в ней.
Анализ табл. 4 показывает, что с повышением чистоты диффузионного сока на 1 % содержание сахара в мелассе уменьшается примерно на 0,15 % к массе свеклы. Так, при чистоте
диффузионного сока 85 % содержание сахара в мелассе будет
примерно на 0,64 % выше (к массе свеклы), чем при чистоте
диффузионного сока 90 %.
Вычисление ожидаемого (расчетного), содержания сахара
в мелассе можно выполнить в соответствии с экспресс-методами, основанными на аналитических данных состава свеклы, т. е.
по ведущим показателям ее химического состава. К таким методам относится определение содержания сахара в мелассе по содержанию калия, натрия и a-аминного азота в свекле:
Сх
Сх
= 0,1558 · К + 0,0623 · Nа + 0,7888; (10)
м
= 0,0901 · (К + Nа) + 0,0517 · a-N + 0,93613, (11)
м
где К – содержание калия в свекле, мг-экв / на 100 г свеклы; Nа –
содержание натрия в свекле, мг-экв / на 100 г свеклы; a-N – содержание a-аминного азота в свекле, мг-экв / на 100 г свеклы.
Определение калия, натрия и a-аминного азота производят
в дигератах, полученных при определении сахаристости свеклы.
Пересчет мг/л в мг-экв/на 100 г свеклы:
для калия =
мг/л
;
(12)
1, 3 39⋅
мг/л
.
для натрия =
(13)
1, 3 23⋅
28
Пересчет в мг-экв/на 100 г сахара:
мг/л
для калия =
для натрия =
Содержание a-аминного азота, мг-экв / на 100 г свеклы, опре-
деляют фотоэлектроколориметром.
Приведенные уравнения 10, 11 применимы (в зонах свекло-
сеяния Республики Беларусь) для свежеубранной, здоровой, достигшей физиологической спелости свеклы, которая представляет собой сформировавшийся биологический объект с определенными установившимися корреляционными зависимостями
между отдельными компонентами. При этом надо учитывать,
что при низком содержании a-аминного азота в свекле для расчетов используется уравнение 10, при повышенном содержании
a-аминного азота – уравнение 11.
Содержание сахара в мелассе возрастает с увеличением не-
сахаров в свекле, понижением чистоты сиропа и повышением
чистоты мелассы.
1, 3 39 СХ⋅⋅
мг/л
1, 3 23 СХ⋅⋅
;
(14)
.
(15)
Решающим фактором, влияющим на величину содержания
сахара в мелассе, наряду с качеством свеклы, является чистота
сиропа. Установлено, что при понижении чистоты сиропа на
1 единицу содержание сахара в мелассе увеличивается на 0,25–
0,30 % к массе свеклы.
Изменение чистоты сиропа на единицу ее величины приво-
дит к изменению содержания сахара в мелассе в 3–4 раза больше, чем изменение его содержания на единицу чистоты мелассы. В связи с этим повышение чистоты сиропа является одним
из важнейших мероприятий, направленных на снижение сахара
в мелассе.
29
Чистота сиропа является контрольным параметром, который
характеризует качество перерабатываемого сырья и эффективность технологического режима его переработки.
На снижение чистоты сиропа, кроме качества свеклы, оказывают влияние:
снижение качества питательной воды на диффузию;
нарушение режима сокодобывания;
неполное отделение мезги от диффузионного сока;
снижение эффекта очистки диффузионного сока в сокоочистительном отделении и др.
Величина чистоты сиропа зависит от чистоты диффузионного сока и величины эффекта его очистки.
Наибольшее влияние на содержание сахара в мелассе оказывает чистота диффузионного сока. Так, повышение чистоты
диффузионного сока на 1% приводит к уменьшению содержания
сахара в мелассе на 0,25 до 0,39 % к массе свеклы.
Изменение величины эффекта очистки на 5 % увеличивает
или снижает содержание сахара в мелассе на 0,12–0,20 % к массе свеклы.
Величина эффекта очистки, изменяющаяся на практике от
20 до 40 %, зависит главным образом от состава несахаров, количества добавляемой извести, технологических параметров проведения очистки.
Среди несахаров диффузионного сока в наибольшей степени
на снижение эффекта очистки сока влияют азотсодержащие соединения. Увеличение содержания общего азота в диффузионном соке на 0,1 г на 100 г сахара снижает эффект очистки в среднем на 2 %, а 0,1 г амидного азота на 100 г сахара – уже на 5 %.
Во многом величина эффекта очистки зависит от рН на I сатурации. Установлено, что зависимость удаления несахаров на
I сатурации от щелочности имеет максимум. Величина этого
максимума находится примерно при величине щелочности 0,11 –
0,12 % СаО.
Можно ориентировочно определить значение оптимальной
щелочности фильтрованного сока I сатурации в зависимости от
чистоты диффузионного сока по уравнению:
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]